タービンは、最大回転数(rpm)に達するように設計されており、その際、タービンのブレードは極めて高い速度に達します。この限界値を超えると、タービンの構造に過度の負荷がかかるため、決して超えてはなりません。この限界値を超えた状態を「過速度」と呼び、タービンが1分間に過剰な回転数を記録している状態を指します。 タービンの過速度は、極めて危険な状況を引き起こす可能性があります。このような状況は、従業員、環境、そして工場にとって壊滅的な結果をもたらす恐れがあります。(過速度)監視システムは、タービンが過速度状態に入る前に、タービンを停止させる必要があります。
監視システムは、必要に応じて適切な応答速度を確保できるよう、定期的にテストを行う必要があります。これは、プロセス産業における様々な規格で義務付けられています:
これにより、(壊滅的な)事故を未然に防ぎます。これらの試験の頻度は用途によって異なり、多くの場合、システムの取扱説明書においてメーカーによって規定されています。ただし、リスクを完全に排除することは不可能です。リスクの軽減は、ALARP(As Low As Reasonably Practicable:合理的に実行可能な限り低く)の原則に従って行われ、リスクは合理的に達成可能な限り低く抑えられなければなりません。
試験の目的は、介入が必要な際に監視システムが故障する可能性を可能な限り最小限に抑えることです。このいわゆる「要求時故障確率(PFD)」は、許容可能なリスクレベルまで最小化されるべきです。システムの安全機能および警報機能をあらかじめ定義された頻度で試験することにより、企業は最先端の安全性を確保するために可能な限りの措置を講じていることを実証できます。 これにより、リスクを低減するための安全対策を可能な限り実施するという法的要件、および機械監視に関連する規格(IEC 61511、IEC 61508、IEC 62061)への準拠が確保されます。さらに、安全な職場環境は、前向きな企業文化の醸成にも寄与します。
安全度水準(SIL)
安全度水準(SIL)は機能安全の一部です。SIL認証を受けた監視システムでは、常に許容可能な最大リスク要因が考慮されます。この許容リスクの程度はSILレベルに依存し、SILレベルは用途によって異なります。SILレベルが高いほど、許容リスクは低くなります。ただし、SILレベルが高いほど常に優れているとは限りません。 特定のSILレベルを維持するためには、ループ全体の機能を試験する必要があります。これは、さまざまな検証試験を実施することで行われます。
過速度監視システムの試験
過速度監視システムの試験は、さまざまな方法で行うことができます。電子式過速度試験と機械式過速度試験があります。機械式試験よりも電子式試験が好まれる主な理由は2つあります:
- 機械的な試験は、機械が稼働停止状態にある場合にのみ実施可能であり、これにより(不必要な)高額なコストが発生します。電子的な試験では、ユーザーは機械が稼働している状態でも試験を行うことができます。
- 機械試験において、タービンを実際に過速度状態にまで加速させる必要があり、これは危険な状況を生み出します。過速度監視システムが故障した場合、重大な事故につながる可能性があります。南アフリカの デュヴァ発電所では、試験中にタービンが過速度状態となり、4秒後に爆発するという 事例が発生しました(下の画像を参照)。



電子式過速度監視機能により、ユーザーは運転中に過速度をシミュレートし、タービンの(人工的な)トリップ動作を検証することができます。過速度のシミュレーションを可能にする装置があり、これにより過速度監視システムの試験を行うことができます。
IST 101 周波数発生器
IST 101は、Istecの専門家によって機械監視試験用に開発されたコンパクトな3チャンネル速度キャリブレータです。このツールは、フィールドサービスエンジニアからのフィードバックに基づき、過速度監視システムの機能性を検証するように設計されています。多くの周波数発生器には、過速度、低速度、加速度に関連するすべての機能をチェックするための3つのチャンネルが欠けていますが、IST 101はこれらをサポートしています。 IST 101は、さまざまなテスト機能(2oo3、3oo3など)を通じて、例えば過速度状況をシミュレートし、監視システムがどのように反応するかをテストすることができます。これにより、実際に過速度状態を発生させる必要がなく、危険な状況を回避できます。 さらに、監視システムは人工的に反応するだけで、実際にタービンを停止させることはないため、これらの試験は稼働中に実施可能です。これにより、大幅なコスト削減が図れるほか、ユーザーは状況をより的確に制御でき、危険を回避することができます。
IST 101 プローブアダプター
IST 101 プローブアダプタは、速度センサの試験用に設計されています。このプローブアダプタは、IST 101 周波数発生器に接続可能です。IST 101 プローブアダプタを使用すれば、アナログおよびデジタルの両方の速度センサを試験できます。 IST 101 プローブアダプターは、3チャンネルのデジタルポールホイールとして機能します。周波数発生器と組み合わせることで、このアダプターはループ全体(速度センサーを含む)のテストを可能にします。これにより、完全な検証テストを実施し、所定のSILレベルが維持されていることを保証できます。また、機械的テスト中に発生する多くの危険な状況を回避することもできます。 他の方法に伴うリスクと比較すると、比較的少額の投資で済みます。さらに、周波数発生器とプローブアダプタの両方が持ち運び可能であるため、使い勝手が良好です。周波数発生器はバッテリー駆動のため、使用中に電源に依存しません。これらのツールはエネルギー効率に優れており、長期的な使用に適しています。
